Cahors s’est développée dans une large boucle du Lot, qui forme une presqu’île. Dans l’Antiquité, la ville portait le nom de Divona Cadurcorum. Le terme gaulois *Divona*, signifiant « divine », semble avoir d’abord désigné une source sacrée. Cette source, réputée miraculeuse, jaillit encore non loin du pont Valentré, au pied de la colline de La Croix Magne. De nombreuses pièces de monnaie antiques y ont été découvertes par des plongeurs.
À partir du Ier siècle, Cahors devient une cité gallo-romaine opulente. Elle possède alors un pont sur le Lot, un aqueduc qui achemine les eaux du Vers depuis une source située au pied de l’oppidum de Murcens, ainsi que de somptueuses villas ornées de mosaïques. La ville compte également plusieurs temples : les fondations de l’un d’eux ont été retrouvées en 2002 lors de travaux à l’hôpital, tandis que l’existence du principal est supposée sous l’emplacement actuel de la cathédrale.
Le paysage urbain antique comprend aussi un théâtre pouvant accueillir plusieurs milliers de spectateurs, jusqu’à 6 500 selon le texte source, et des thermes. De ces derniers subsistent notamment l’« Arc de Diane », près de la gare, ainsi que des éléments de pierres sculptées conservés au musée Henri-Martin. Un vaste amphithéâtre ovale, long de 110 mètres et large de 90 mètres, a été découvert en 2006-2007 lors des excavations liées à la construction d’un parking souterrain au centre-ville. Ouvert le 4 avril 2009, celui-ci a été aménagé afin de permettre l’observation des vestiges depuis une balustrade au premier sous-sol.
Cahors exportait notamment jusqu’à Rome ses étoffes de lin et son vin, issu d’un important vignoble créé dès 50 av. J.-C. Des visites guidées sont proposées par l’Office de tourisme.